□文/劉德峰

（皖北煤電集團(tuán)公司錢營(yíng)孜煤礦調(diào)度指揮中心 安徽·宿州）

近年來(lái)，我國(guó)安全生產(chǎn)形勢(shì)逐步好轉(zhuǎn)，但重特大事故時(shí)有發(fā)生，普遍認(rèn)為管理上與安全投入都存在著不足，皖北煤電集團(tuán)公司錢營(yíng)孜煤礦是一個(gè)300萬(wàn)噸級(jí)的現(xiàn)代化大型礦井，一直致力于安全生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)根本性好轉(zhuǎn)，從實(shí)現(xiàn)管理的現(xiàn)代化、信息化入手，建立以災(zāi)害預(yù)防、事故救助、電子信息化管理為目標(biāo)的智能化系統(tǒng)，于2009年開始引入了北京富力通能源軟件技術(shù)有限公司的KJ139（A）井下人員考勤定位系統(tǒng)。

新系統(tǒng)對(duì)煤礦入境人員進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)和定位，隨時(shí)清楚掌握每個(gè)人在井下的位置及活動(dòng)軌跡。如果發(fā)生災(zāi)變，還可立即從監(jiān)控主機(jī)上查詢事故現(xiàn)場(chǎng)的人員位置分布情況、被困人員數(shù)量、遇險(xiǎn)人員撤退線路等信息，為事故搶險(xiǎn)提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，也可利用系統(tǒng)的考勤管理功能，對(duì)下井人員進(jìn)行考勤管理。2010年以來(lái)，錢營(yíng)孜礦累計(jì)投入300余萬(wàn)元。在確保投入的科學(xué)、合理和高效的前提下，對(duì)人員定位系統(tǒng)不斷進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的健康、穩(wěn)定發(fā)展。

一、系統(tǒng)設(shè)備

1、監(jiān)控主機(jī)；2、KJ139-J礦用信息傳輸接口；3、KJ139-F隔爆兼本安型讀卡分站 ；4、KJ139-D 礦 用 本 安 讀 卡 器 ；5、KJ139-K識(shí)別卡；6、井口考勤顯示部分。

監(jiān)控主機(jī)與井下所有定位分站聯(lián)接，與地面局域網(wǎng)聯(lián)接，用于采集數(shù)據(jù)，刷新定位信息數(shù)據(jù)；礦用信息傳輸接口完成通訊信號(hào)的轉(zhuǎn)換和本安與非本安運(yùn)行環(huán)境的隔離傳輸；分站主要完成采集讀卡器讀到的信息并將其傳輸?shù)降孛?；讀卡器與分站相連，負(fù)責(zé)讀取人員攜帶的識(shí)別卡上的信息，反饋到分站；識(shí)別卡為下井人員隨身攜帶；井口采用雙基色LED顯示屏，實(shí)時(shí)顯示入井考勤信息和井下人員工況。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

應(yīng)用最先進(jìn)的射頻識(shí)別與無(wú)線監(jiān)控、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、總線通訊、數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)。系統(tǒng)采用主從工作方式，由中心站計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)接口接到井下各個(gè)分站，系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層傳輸網(wǎng)絡(luò)采用CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，傳輸層采用錢營(yíng)孜礦井工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)傳輸。

錢營(yíng)孜煤礦在井上調(diào)度指揮中心設(shè)置中心工作站，在井下相關(guān)位置布置KJ139-F礦用人員定位分站，在人員經(jīng)過(guò)的重要場(chǎng)所布設(shè)KJ139-D礦用人員定位讀卡器。人員定位KJ139-F分站通過(guò)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)和地面中心控制計(jì)算機(jī)連接，KJ139-D讀卡器和KJ139-F分站用4芯通信電纜連接，入井人員、車輛或設(shè)備通過(guò)攜帶KJ139-K礦用識(shí)別卡。當(dāng)攜卡人或安裝有識(shí)別卡的移動(dòng)物體進(jìn)入分站信號(hào)輻射區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，識(shí)別卡主動(dòng)發(fā)射卡號(hào)給射頻收發(fā)器，并由射頻收發(fā)器在分站巡檢時(shí)上傳給分站。數(shù)據(jù)記錄在分站存儲(chǔ)器內(nèi)，分站再將進(jìn)行初步分析存儲(chǔ)。若干個(gè)定位分站將各處采集來(lái)的人員流動(dòng)信息通過(guò)通訊電纜或其他通訊方式回傳到地面調(diào)制解調(diào)器，并將解調(diào)信號(hào)送入中心站計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)軟件經(jīng)過(guò)處理，將進(jìn)出礦井的人名、時(shí)間等信息顯示到計(jì)算機(jī)顯示屏，同時(shí)將系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)顯示到計(jì)算機(jī)屏幕、大屏顯示系統(tǒng)，并可根據(jù)需要統(tǒng)計(jì)打印報(bào)表。為生產(chǎn)調(diào)度指揮、安全監(jiān)測(cè)、人員考勤、緊急情況處理以及其他安全工作提供了科學(xué)的理論依據(jù)。（圖1）

三、系統(tǒng)主要功能

動(dòng)態(tài)目標(biāo)的實(shí)時(shí)定位跟蹤查詢；歷史數(shù)據(jù)的查詢和報(bào)表打??；考勤功能：可以自動(dòng)統(tǒng)計(jì)下井人員的上下井時(shí)間，有效防止早升現(xiàn)象；可以實(shí)時(shí)反映井下人員的流動(dòng)路線、地點(diǎn)，救護(hù)功能；門禁功能；軟件系統(tǒng)可采用B/S及C/S模式，權(quán)限分級(jí)管理，在軟件里設(shè)置用戶權(quán)限，系統(tǒng)管理員可隨時(shí)添加/刪除用戶，分配權(quán)限，不同權(quán)限的用戶所允許使用的功能不同。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1、人員信息實(shí)時(shí)查詢。實(shí)時(shí)分析處理并在計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前礦井下各巷道人員分布情況等。查詢子系統(tǒng)功能包括查詢當(dāng)前井下人員的分布情況和數(shù)量，查詢?nèi)我蝗刖藛T當(dāng)前井下位置，查詢?nèi)我恢付ǚ终靖浇娜藛T情況，并進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤顯示。（圖2）

2、人員考勤。包含工時(shí)統(tǒng)計(jì)，班次統(tǒng)計(jì)等。

3、人員活動(dòng)軌跡管理模塊。主要是針對(duì)人員在井下活動(dòng)軌跡的紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下人員活動(dòng)路線、滯留時(shí)間及目前所處位置的管理。

4、個(gè)人編碼器管理模塊。包括全體員工數(shù)據(jù)管理、員工資料管理、員工信息。

5、系統(tǒng)維護(hù)模塊。主要是完成對(duì)整個(gè)管理系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作和對(duì)各種與系統(tǒng)相關(guān)的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)的功能。此模塊只能由本系統(tǒng)的超級(jí)用戶來(lái)完成。維護(hù)項(xiàng)目包括：基本信息維護(hù)、操作人員維護(hù)、巷道各基站維護(hù)、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)等。

四、系統(tǒng)主要特點(diǎn)

1、能準(zhǔn)確地反映井下人員數(shù)量。能作為考勤的參考依據(jù)，將井下人員信息及出入井信息顯示在井口LED大屏上，供出入井人員準(zhǔn)確掌握自己的出入井信息。

2、系統(tǒng)漏讀率低。能夠精確定位，具備求救、救災(zāi)報(bào)警功能。

3、門禁報(bào)警功能。在下井人員誤入盲巷等一些重要峒室時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警聲音提示有人員進(jìn)入。

4、定位更精確。通過(guò)給不同的讀卡器標(biāo)上序號(hào)，使人員流動(dòng)的情況更加直觀地表現(xiàn)出來(lái)，能夠更加有效地跟蹤、定位，更加有效地反映人員的活動(dòng)情況。

5、緊急呼叫。井下對(duì)井上求救呼叫；對(duì)于井下出現(xiàn)的緊急情況，井下的礦工可以向井上調(diào)度指揮中心發(fā)出呼救信號(hào)，調(diào)度指揮中心可以根據(jù)情況的緊急程度，判斷是否需要對(duì)其救援或通知井下人員撤離。

6、電源檢測(cè)。當(dāng)定位卡電量不足時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)檢測(cè)，提醒系統(tǒng)維護(hù)人員更換定位卡電池，標(biāo)識(shí)卡內(nèi)的可更換高能電池容量一次壽命可使用半年以上；交流電源停電或直流電源供電故障時(shí)有報(bào)警顯示。

五、系統(tǒng)改進(jìn)與優(yōu)化

錢營(yíng)孜煤礦人員定位系統(tǒng)自2009年初安裝以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，為安全生產(chǎn)提供了大量數(shù)據(jù)依據(jù)，也為下井人員的考勤做出了一定貢獻(xiàn)。但是，自系統(tǒng)運(yùn)行以來(lái)，也發(fā)現(xiàn)了一些不足：

1、識(shí)別卡易發(fā)生故障，影響個(gè)別員工正常定位及考勤；識(shí)別卡電池欠電現(xiàn)象比較嚴(yán)重，目前電池壽命為6個(gè)月，針對(duì)錢營(yíng)孜煤礦2，000多張卡，平均每天有10張卡會(huì)欠電，增加了維護(hù)量。

2、井口考勤刷卡反應(yīng)遲緩，讀卡不靈敏。井口考勤計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行緩慢，且和人員定位主機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)連接時(shí)斷時(shí)續(xù)，人員信息不能及時(shí)刷新，從而只聽(tīng)見(jiàn)刷卡機(jī)響，不見(jiàn)LED顯示；經(jīng)過(guò)對(duì)網(wǎng)閘的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)日志及資源占用率分析，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)閘外網(wǎng)側(cè)CPU占用率太高，經(jīng)過(guò)和聯(lián)想網(wǎng)御技術(shù)人員溝通，判定為蠕蟲類病毒攻擊所致。這個(gè)問(wèn)題會(huì)影響井口考勤計(jì)算機(jī)和人員定位主機(jī)數(shù)據(jù)的同步速度。

3、人員定位主機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)文件較大，影響到系統(tǒng)運(yùn)行速度。

4、個(gè)別工作面人員定位系統(tǒng)覆蓋率低。

5、當(dāng)前井下人員實(shí)時(shí)顯示延時(shí)，經(jīng)過(guò)對(duì)巡檢平臺(tái)巡檢日志分析，人員定位地面15com線程的1號(hào)分站數(shù)據(jù)上傳延時(shí)20分鐘左右，從而造成人員定位系統(tǒng)當(dāng)前井下人員實(shí)時(shí)顯示延時(shí)。

圖2 井下人數(shù)實(shí)時(shí)分布

針對(duì)以上問(wèn)題，錢營(yíng)孜礦進(jìn)行了以下改進(jìn)與優(yōu)化：

1、識(shí)別卡管理問(wèn)題。目前識(shí)別卡管理做到了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題當(dāng)天解決，最大化地保證員工的正常考勤及井下準(zhǔn)確定位，但目前對(duì)識(shí)別卡的巡檢力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的力度不夠。應(yīng)通過(guò)以下途徑來(lái)解決：①礦燈房增加人員加大對(duì)識(shí)別卡的檢測(cè)力度；②員工定期檢查自己所佩戴的識(shí)別卡，發(fā)現(xiàn)指示燈部正常閃爍要及時(shí)到礦燈房登記，以便及時(shí)得到維修；③對(duì)于損毀識(shí)別卡，富力通公司會(huì)將長(zhǎng)期滿足對(duì)識(shí)別卡維護(hù)與更新。

2、升級(jí)井口考勤計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、修補(bǔ)漏洞，查殺病毒；提高井口考勤顯示系統(tǒng)運(yùn)行速度。

3、人員定位主機(jī)使用的工控機(jī)換成服務(wù)器，以保證更高效的采集、處理數(shù)據(jù)；清理人員定位主、備機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)過(guò)期文件，收縮數(shù)據(jù)庫(kù)，升級(jí)系統(tǒng)巡檢平臺(tái)軟件，做好系統(tǒng)雙機(jī)熱備，使系統(tǒng)更穩(wěn)健地運(yùn)行。

4、按輕重緩急合理分配、安裝設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人員定位系統(tǒng)井下全覆蓋，保證入井人員精確定位。另外，對(duì)原有的讀卡器位置進(jìn)行合理的移動(dòng)，使其能更好地對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。

5、對(duì)于使用單位反映的井口檢卡遲緩、檢卡距離短問(wèn)題，我們已采取部分技術(shù)改進(jìn)措施。在現(xiàn)有系統(tǒng)硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上通過(guò)以下幾步措施：①對(duì)井口分站程序進(jìn)行升級(jí)，優(yōu)化KJ139系統(tǒng)的總線負(fù)載效率，提高系統(tǒng)巡檢的有效傳輸速率；②專設(shè)井口檢卡有源讀卡器，有源讀卡器直接與井口檢卡控制主機(jī)進(jìn)行連接，連接速率由4.8K提高到19.2K，可有效讀卡不小于900張不堆卡；③井口檢卡主機(jī)與KJ139主機(jī)連接用于實(shí)時(shí)同步基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，便于準(zhǔn)確顯示人員信息；④將井口兩臺(tái)分站通訊板更換為大容量具有無(wú)效數(shù)據(jù)（重復(fù)數(shù)據(jù)）清除功能的新通訊板，將副井上口的讀卡器從3臺(tái)改為2臺(tái)，燈房的讀卡器從2臺(tái)改為1臺(tái)。這樣做可以減少無(wú)效數(shù)據(jù)的上傳量，減小系統(tǒng)解析、存儲(chǔ)、發(fā)布人員信息的壓力，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。

六、人員定位系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

1、無(wú)源識(shí)別卡。只能實(shí)現(xiàn)考勤，不能雙向互動(dòng)的實(shí)現(xiàn)井下人員實(shí)時(shí)管理。

2、有源識(shí)別卡?？梢詫?shí)現(xiàn)井下人員緊急呼救，以及地面呼救井下人員。無(wú)源卡則不能完成這個(gè)功能。

3、由于避災(zāi)救援和緊急呼救的需要，目前定位系統(tǒng)正在向有源識(shí)別卡方向發(fā)展。新一代識(shí)別卡除了可以實(shí)現(xiàn)井下地面相互呼救之外，還可以實(shí)現(xiàn)任何兩個(gè)人可以把識(shí)別卡當(dāng)作手機(jī)在井下實(shí)時(shí)通話。這也是人員定位系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

七、應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

隨著工作面不斷地回采與更替，人員定位系統(tǒng)也在不斷地改進(jìn)與優(yōu)化，總體來(lái)說(shuō)，錢營(yíng)孜人員定位系統(tǒng)極大地方便了地面管理人員對(duì)井下的實(shí)時(shí)監(jiān)控，與其他煤礦系統(tǒng)相配合，為事故的預(yù)防與災(zāi)后處理提供客觀的事實(shí)依據(jù)，為井下考勤制度提供有力的數(shù)據(jù)，為煤礦的安全生產(chǎn)和日常管理以及事故急救帶來(lái)了新的契機(jī)。

[1]楊建新，馬新濤，石宏杰等.井下通信與人員定位系統(tǒng)在煤礦的應(yīng)用[J].山西煤炭科技，2007.B06.

[2]陸庭侃，王勇，彭超.人員考勤定位系統(tǒng)在陜西柴家溝煤礦的應(yīng)用[J].西北煤炭，2006.4.

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